汽车制造焊接工艺课件

1、汽车制造焊接工艺课件汽车制造焊接工艺课件第5章 焊接工艺教学提示：焊接是汽车装配过程中很重要的一步。焊接的分类方法很多，按不同情况可把焊接方法分成不同种类，每一类又包括许多焊接方法。当今，焊接工艺是自动化与高速化的，并发挥出大量生产优越性，其内容随大量生产的规模与零部件的种类而变化。教学要求：了解各种焊接方法，了解夹具设计及制造过程，了解多点焊机的标准化问题。掌握车身装焊工艺，学习压力机焊接生产线代表实例，学会焊接质量检验方法。第5章 焊接工艺教学提示：焊接是汽车装配过程中很重要的一步。5.1 焊接工艺概要5.1.1 焊接方法分类焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，随着科学技术的发展，

2、焊接技术越来越受到各行各业的密切关注，广泛应用于机构、冶金、电力、锅炉和压力容器。建筑、桥梁、船舶、汽车、电子、航空航天、军工和军事装备等生产部门。焊接是用加热或加压，或加热又加压的方法，在使用或不使用填充金属的情况下，使两块金属连接在一起的一种加工工艺方法。焊接的分类方法很多，若按焊接过程中金属所处的状态不同，可把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每一类又包括许多焊接方法。5.1 焊接工艺概要5.1.1 焊接方法分类表5-1 列举出汽车制造所使用的焊接方法。表5-1 列举出汽车制造所使用的焊接方法。5.1.2 焊接工艺概要除一部分特种车辆外，汽车制造基本上属于大量生产。因此，焊接工艺已从最

3、初的手工操作，发展成为今天的自动化与高速化并能尽量发挥大量生产优越性的焊接工艺。其内容则随大量生产的规模与零部件的种类而变化，以下就几种零部件的焊接实例，扼要说明：1.前悬架零部件(厚板、箱形截面 点焊或二氧化碳气体保护电弧焊)2.转向轴(机械加工零件的连接 闪光对焊、摩擦焊)3.盘形车轮(大量生产、厚板、重型焊接 点焊闪光焊)4.制动蹄(大量生产的重要安全部件 凸焊)5.后桥壳(厚板、纵向焊接 二氧化碳气体保护电弧焊)6.汽油箱(皂盒结构、气密焊接 滚焊)7.车身零部件(薄板冲压件 点焊)5.1.2 焊接工艺概要除一部分特种车辆外，汽车制造基本上5.1.3 焊接零件设计焊接设计的基本要求是：

4、尽量减少焊接点数和焊缝长度；不使焊缝过分接近，过于集中，零件的形状与尺寸应便于焊接，零件结构应尽量避免使用复杂的焊接装置，相互重受的焊合钢板数量应尽量限制在两层。1.薄板点焊件汽车车身钢板厚度约为0.71.6mm，车身构件多是三维空间的复杂形状。2.厚板电弧焊零件在电弧焊情况下，存在着焊接部位的间隙问题。由于进行自动焊接时必须控制焊合线，为此对有关冲压件的质量要求极严。零件设计时应避免出现形状急骤变化的曲线，尽量设计成简单的二次圆锥曲线。5.1.3 焊接零件设计焊接设计的基本要求是：尽量减少焊接5.2 焊接方法5.2.1 二氧化碳气体保护电弧焊自从二氧化碳气体保护电弧焊研究成功以来，在汽车制造

5、工业中，逐渐代替了金属焊丝惰性气体保护焊、钨极惰性气体保护焊和埋弧焊，成为一种极为普及的工艺。之所以如此，是因为二氧化碳气体保护焊具有如下一些特点：(1) 焊接成本低。(2) 生产率高。(3) 适用范围广。(4) 抗锈能力较其他焊接方法强，焊缝含氢量低，抗裂性好。 (5) 因是明弧，便于观察和控制焊接过程，有利于实现焊接过程的机械化和自动化，焊后不需清渣。5.2 焊接方法5.2.1 二氧化碳气体保护电弧焊CO2气体保护焊设备由焊接电源、焊枪、送丝机构、供气系统和控制电路组成，如图5.1所示。焊接程序为：提前送气通电、送丝、焊接断电、停丝、停止悍接滞后停气。图5.1 CO2气体保护焊的焊接设备示

6、意图CO2气体保护焊设备由焊接电源、焊枪、送丝机构、供气系统和控二氧化碳气体保护电弧有下列几种类型：(1) 管状焊丝焊接法 使用交流电源，可用CO2气体保护，也可不用保护。(2) 实心焊丝普通CO2气体电弧焊 单独使用CO2气体或使用CO2O2混合气体的普通二氧化碳电弧焊，厚度在2mm以下的薄板件仍可使用。(3) 短路移动二氧化碳气体电弧焊 一种在焊接机的二次回路中加进一个150300 电感线圈。利用熔池振动使焊丝上的液滴移到焊缝上去的方法。(4) 脉冲电弧焊 是一种使用频率为60120次/秒的脉冲电流，在每一电流脉冲作用下使金属熔滴流向焊缝之内的方法，适用于薄板焊接。二氧化碳气体保护电弧有下

7、列几种类型：5.2.2 电阻焊在各种焊接方法中，电阻焊的效率最高，最适用于大量生产，在薄板焊接方面使用最广。电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方法。1. 点焊 是一种具有代表性的电阻焊，广泛使用固定摇臂式或压力机式点焊机，以及移动式点焊机。在大量生产条件下，采用多头点焊方式。2. 凸焊 凸焊是一种能够同时进行多点焊接的高效率焊接法，可用于代替电弧焊、钎焊与咬接。这种方法的加工速度快，且除电力外无其他消耗，是个很大的特点。5.2.2 电阻焊在各种焊接方法中，电阻焊的效率最高，最适3. 缝焊 缝焊是一种连续进行的点焊方

8、法，可获得密封性优良的焊缝，适用于汽油箱、后轿壳等部件。此外，缝焊是一种经过一段时间通电后略作停顿又复通电的方法，可看成是一连串点焊过程，也可称为滚压点焊，适用于汽车顶盖周边焊接。4. 闪光焊 闪光焊热影响区的范围极小，宜用于薄板或薄璧管件焊接。由于表面氧化物与其他杂质成为四溅的火花被清除，不致混入焊缝内，焊缝的可靠性高。3. 缝焊5.2.3 气焊及其他1.气焊 气焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰所产生的高热熔化焊件和焊丝而进行金属连接的一种焊接方法。2.硬钎焊 方法同于气焊，而用黄铜或海军黄铜等焊丝作硬钎料，以所填充的金属将板件焊合。 3.软钎焊 用于填补点焊焊缝，使之丰满美观，增加板件

9、的整体感，也可用于板面整形。如同硬钎焊一样，也使用气焊焊枪。 5.2.3 气焊及其他1.气焊 5.2.4 自动化方向过去，焊接自动化是指单台焊机的自动化，其目的在于提高设备效率和焊接质量的稳定性，并便于掌握操作技术。实际上，在整个焊接过程中真正用于焊接的时间只有几秒到几十秒钟，大量时间花费在人手移动焊接工件的动作上。因而当前的焊接自动化应包括进料、出料以及向下道工序运送的全过程，亦即以一系列程序回路使自动焊机与自动搬运装置相结合，向着形成一条无人管理的焊接自动生产旗的方向发展。关于焊接自动化今后的进展向题，应考虑下述诸点：(1) 产量的保证与质量的稳定 (5) 以人为中心的自动化设备(2) 设

10、备利用率与设备维修 (6) 技术综合化(3) 通用性与标准化 (7) 软件与硬件的平衡(4) 减少工人数量 (8) 有效使用工业机械手5.2.4 自动化方向过去，焊接自动化是指单台焊机的自动化5.3 焊接夹具5.3.1 夹具设计汽车车身是由厚度为1mm左右薄钢板冲压件组合而成，先将它们安装在必要的装配夹具内，而后用各种焊接方法焊成整体。由于车身形状复杂，将许多冲压件装配成一个部件(总成分装件)的工作，远较机械加工零件的装配工作困难。为此，应进一步细分为若干工序，在保证每个工序精度的前提下，按图纸和模型制出成品，乃是制造技术的基本方针。由此可见，焊装夹具设计是决定汽车质量的重要因素之。5.3 焊

11、接夹具5.3.1 夹具设计基本构思确定后，进而确定夹具的结构，其顺序示于图5.4。基本构思确定后，进而确定夹具的结构，其顺序示于图5.4。5.3.2 夹具制造在进行夹具制造前，所用材料必须确有保障。很多焊装夹具是由钢材焊接成形。夹具的制造过程如下：(1) 底座加工 表面加工，划基准线。(2) 零件检验 尺寸精度与规格的检验，淬火等热处理结果的经验，数量检验。 (3) 装配 根据基准面与基准线进行装配。(4) 按模型修正 对照模型，将卡板与定位销等零件一边滑配。(5) 压板的滑配、修正与机能核对(6) 取出模型(7) 管道安装(8) 板件配合 使用实际零件。5.3.2 夹具制造在进行夹具制造前，

12、所用材料必须确有保障5.4 焊接设备与平面布置5.4.1 自动焊接生产线随着汽车产量的增加，在汽车车身装配方面，点焊已进行了明显的自动化。其自动化的条件是：专用化与高效率，设备费低，经济性高，占地面积小，工人数量少，容易检查修理，对汽车改型的适应性等。为此，将焊机的各组成部分进行细分，并加以彻底的标准化。这样一来，不仅降低了焊机成本，提高了可靠性，并能在专用焊机上实现适应汽车改型所需要的自动化。图5.5为上述装置的组成系统图。图中各种装置几乎都已标准化。当车身部件更改设计时，只需改变固定装置即可形成基本生产线，而固定装置中的各种部件照样还可用在更改后的固定装置中。此外，在程序回路方面，也对多点

13、焊机的动作作了综合整理，组成一个标准回路。5.4 焊接设备与平面布置5.4.1 自动焊接生产线汽车制造焊接工艺课件5.4.2 车身装焊车身壳体是一个复杂的薄板结构件。一辆轿车由数百个薄板冲压件，经点焊、凸焊、 CO2(MIG)气体保护焊、钎焊、铆接(铝制车身的主要连接方式)、机械联接以及粘接等工艺连接成一个完整的车体。设计和冲压的车身壳体结构都是按照装焊的要求进行的。汽车车身装焊技术是汽车生产制造技术的重要组成部分，车身的装焊面几乎都是沿空间分布的，施焊难度相当大，这就要求使用的装焊夹具定位要迅速而准确，质量控制手段要完善，要应用先进的自动化生产线和大量焊接机器人才能满足大批量生产的要求。装焊

14、工艺的操作对象是车身本体(也称为白车身，Body in white，见图5.6)，一般是由底板(见图5.7)、前围、后围、左右侧围、顶盖和车门等分总成组成，而各分总成又由很多合件、组件及零件(大多为冲压件)组成。5.4.2 车身装焊车身壳体是一个复杂的薄板结构件。一辆轿汽车制造焊接工艺课件汽车制造焊接工艺课件轿车车身的装焊程序:轿车车身的装焊程序:1. 车身装焊工艺 构成车身的主要零件有 200300 种。按总成分类，其装配工艺过程示于图5.9。各工序的内容说明如下： (1) 地板总(2) 车身总成(3) 增补焊接(4) 软钎焊与焊缝平整(5) 板金装配 是安装车门、发动机翠、后行李箱盖的最后

15、工序，集中表现出各种装配部件与各种分总成件在车身本体上的相对精度，必须进行调整。此处可显示出车身制造技术的水平。 1. 车身装焊工艺 汽车制造焊接工艺课件 2.车身装焊中的加工方法 车身装配所采用的加工方法主要有下列数种：(1) 焊接 电阻焊，特别是点焊，乃是钢板焊接最有效的加工方法。此外还有气焊、电弧焊与螺栓焊等数种。(2) 粘结 用于将防止振动的加强板粘结到大型外护板部件(顶盖、发动机罩、后行李箱盖等)上，以增加其刚度。 (3) 卷边 在外护板与加强板装配或外护板与内护板装配过程中，将板端有卷以增加美观并消除板件锐边的工艺，用于加工车门、发动机翠、后行李箱盖、尾孔盖。(4) 密封 从地板开

16、始用密封胶涂填板件焊缝以防漏水。(5) 打磨 对车身凹凸不平的外表面，使用手锤、锉刀、砂纸、回盘磨光机打磨平整的方法。 (6) 软钎焊填补 为了遮盖外护板上的焊缝。 2.车身装焊中的加工方法3.装焊方式(1)车身本体的装配方式本工序包括许多零件，乃是形成车身骨架的重要工序。 (2) 部件分装配方式 装配夹具法：使用夹具和移动式点焊机进行装配。夹具与焊机完全独立，焊机由工人操作，将零件焊装在夹具所规定的位置上。 专用机法：将使夹具和焊机一体化的固安装置装在焊接压力机或架上，只需将待装零件放好，即可自动进行装配焊接。通用机法：只需更换专用的固定装置，即可在多点焊机中焊装各种部件。 3.装焊方式4.

17、车身装焊的趋向 上述装配方法各有长处和短处。从投资效果看，究竟采用哪种方法，必须综合考虑生产计划、质量要求、汽车等级、车辆改型适应性等各种因素。今后的发展趋向是将工业用机械手与多点焊机并用。在生产线上装备1020台集中管理的机械手的代替需要大量人工管理的专用机，这种生产线的数量正逐渐增多。4.车身装焊的趋向 5.4.3 压力机焊接生产线通常使用的移动式点焊机的生产率低，不能适应大量生产的需要，而为单一目的设计的专用自动多点焊机，在汽车改型时往往需要大量的投资，为此采用了焊接用压力机。目前大部分多点焊机是在以这种焊接压力机组成的通用生产线上工作的。一般，压力机生产线上除装有焊接用四柱压力机、双柱

18、压力机和C型床身压力机外，还包括台式焊接固定装置和台车移动式焊接固定装置，如果再增添卷边加工装置、粘结剂和防声，防震胶的涂敷装置，并设置梭式输送器，即可形成焊接搬运自动化的生产线。其代表实例如下：5.4.3 压力机焊接生产线通常使用的移动式点焊机的生产率 1.车门生产线，发动机罩与后行李箱盖生产线车门、发动机罩与后行李箱盖称为焊接装配件，形成汽车外护板。由于这些部件需具备开闭的机能，其装配技术是车身装配技术中的难度最大者。在装配质量方面，要求具有水密性、防尘性和开闭灵活性，对于车门，还要求窗玻璃能灵活拉动，这些都关系到各部件的间隙尺寸和平行度，应该保持稳定的装配精度。上述三种部件的装配工时约占

19、车身本体焊接故成的30% ，是自动化有关重要的部件。车门在每台汽车上需要二个至四个，是一种大量生产的部件，很早就形成了自动焊接生产线。这条生产线是以 C型床身压力机和四柱压力机为中心，包括卷边压力机和防声、防震胶涂敷装置。这种生产线具有通用性，通过变换夹具与固定装置，即可装配数种类型的牟门，一般称为车门生产线，其实例如图 5.11 所示。 1.车门生产线，发动机罩与后行李箱盖生产线汽车制造焊接工艺课件2.地板总成生产线 地板总成生产线是由发动机舱、前地板、后地板等三条大件部装线和一条地板本体总装线组成，总焊接点数超过 1000 处，是一条包括大量搬运和自动多点焊接加工的生产线。3.由双柱压力机

20、组成的生产线 基本属于在焊接工艺中采用冲压压力机的加工方式，并使用标准化了的固定装置。只需改变固定装置，在生产线上即可进行各种部件的装配加工。4.C型床身压力机生产线多用于部装件的自动焊接。将 45 台压力机并列组成生产线，以装配比较细长的部件。2.地板总成生产线 5.5 焊接质量5.5.1 质量检验在汽车生产过程中，焊接工艺的应用范围极广，所以焊接质量管理是个大问题。1.电弧焊的质量管理 点焊也会发生焊接变形，而电弧焊的变形更大。为了减少焊接变形，稳定焊接质量，所采取的措施有：消除焊接部位之间的间隙，增加焊装夹具的刚度和紧固力并采用预变形法，冲压件的预变形修正，焊接顺序的合理安排，尽量避免焊缝过长等。在使用二氧化碳气体保护焊时，为了防止因电弧吹偏所发生的气孔和焊道散乱现象，应考虑各部位绝缘与地线敷设问题，确保接地电路畅通。通过实验，确定不发生电弧吹偏的接地电路，以进行质量管理。5.5 焊接质量5.5.1 质量检验2.点焊的质量管理 轮辋与辐板是有关汽车安全的重要部件，其点焊管理非常严格。精确修正电极尖端形状，自动校给每个焊点的焊接二次电流值与通电时间，并备有超值警报器。全部产品都进行锤击响音检查，定期抽取部件进行破坏试验与载荷疲劳试验，经常控制产品的质量状况。汽车车身的点焊点数有 300040